JPH05313620A - 画像表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 階調性に優れた良好な画像を得ることのでき
る画像表示装置の駆動方法を提供する。 【構成】 電子ビームの変調を単位量だけ明るさが異な
る相対的に明るい点と相対的に暗い点を繰返しパターン
状に配列し、前記相対的に明るい点と相対的に暗い点の
中間の明るさの画像を表現することにより階調性を向上
させる。また、単位量だけ明るさの異なる相対的に明る
い画像と相対的に暗い画像をフィールド毎に切替えて表
示し、前記相対的に明るい画像と相対的に暗い画像の中
間の明るさを表現することにより階調性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン受像機、計
算機の端末用ディスプレイ等に用いる平板型画像表示装
置、およびその駆動技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビジョン等の画像表示素子と
して従来から用いられていた陰極線管に代って奥行きの
浅い平板型の表示素子が各種開発されている。ここに、
線陰極を用いた平板型の画像表示装置について述べる。

【０００３】従来技術である複数の画素をマトリックス
電極により制御し、画像を表示する画像表示装置の一例
として、特開平１−１３０４５３や特開平１−１７３５
５３等に示される画像表示装置がある。図５は従来の画
像表示装置の一例の内部構造を示すものである。図５に
おいて１は背面電極、２は電子ビーム源としての線状熱
陰極（線カソード）である。３〜８はいずれも板状電極
で、３は電子ビーム引出し電極、４は変調電極、５は垂
直集束電極、６は水平集束電極、７は水平偏向電極、８
は垂直偏向電極であり、それらは絶縁性のスペーサ（た
とえば厚さ０．２〜０．４mmのガラス板）を介し積層さ
れている。９は蛍光体が塗布されたスクリーンである。
これらが偏平な真空ガラス容器（図示せず）内に納めら
れている。

【０００４】電子ビーム源としての線カソード２は水平
方向に架張されており、かかる線カソードが適宜間隔を
おいて垂直方向に複数本（２−１〜２−ＬのＬ本とし、
ここでは４本のみ図示する）配置されている。これらの
線カソード２は、たとえばタングステン線の表面に酸化
物陰極材料が塗布されて構成されている。

【０００５】背面電極１はたとえば平板状の導電板で形
成されており、電子ビームに対してその発生を抑止、あ
るいは発生したビームを表示面側に押し返す作用をす
る。

【０００６】電子ビーム引出し電極３は板状電極で、複
数本の線カソード２−１〜２−Ｌの各個に対向する位置
に適当な間隔をおいてビームの貫通孔２１が水平方向に
Ｍ個形成されている。電子ビーム引出し電極３の電位を
線カソード２より高く設定しておけば電子ビームは表示
面側に引き出され、その一部が電子ビーム引出し電極３
の貫通孔２１を通過し、ビームはこの貫通孔を通過する
ことによって水平方向にＭ本に分割される。

【０００７】次に設けられた電子ビーム変調電極４は水
平方向にＭ本に分割されており、上記の分割された電子
ビームの各々を独立に同時に変調できる構成にしてある
（図では９本のみ示している）。この電子ビーム変調電
極４は、貫通孔を通過するビームの量を画像を表示する
ための映像信号に従って制御する。なお、各変調電極４
には映像信号が同時に印加できるのでＭ個のドットを同
時に表示することができる。

【０００８】垂直集束電極５と水平集束電極６は、それ
ぞれ水平方向と垂直方向に長いスリット、またはそれぞ
れ水平方向，垂直方向が長い貫通孔を有しており、それ
ぞれビームを垂直方向あるいは水平方向に集束する役目
をする。

【０００９】水平偏向電極７は、同一平面上に互いに空
間をおいて噛み合った２枚の櫛歯状の電極２２，２３で
構成されており、水平方向に分割されたＭ本の電子ビー
ムの各々を、水平方向の両側から電極２２，２３で挟み
込み、電極２２，２３間に与えられた電位差によってＭ
本のビームを一斉に水平方向に偏向する。

【００１０】垂直偏向電極８は、同一平面上で互いに空
間をおいて噛み合った２枚の櫛歯状の電極２４，２５で
構成されており、線カソード２から引き出される１ライ
ン分のビームをそれぞれ垂直方向の両側から電極２４，
２５で挟み込むように形成され、電極２４，２５間に与
えられた電位差によってビームを垂直方向に偏向する。
なお、隣接する線カソード２から引き出されたビームは
それぞれ偏向の方向が逆になるように駆動される。

【００１１】このように集束，変調，および偏向された
各電子ビームは、スクリーン９に印加された高電圧（た
とえば１０ＫＶ）によって加速され、スクリーン９上の
蛍光体に射突し、発光させる。

【００１２】スクリーン９はガラス板の上に蛍光体が塗
布され、その上からメタルバック層が付着されている。
図中でスクリーン９上に示す２点鎖線は、１本の線カソ
ードから放出され、水平方向にＭ分割された電子ビーム
の１本が、垂直方向，水平方向に偏向されて画像を表示
する領域を示しており、これら複数の領域がスクリーン
９上で接続されて１枚の画像を表示することになる。

【００１３】次に、図６を用いてこの表示素子の駆動方
法をテレビジョン映像を表示する場合を例にとり説明す
る。図６では各電極の駆動信号波形を示す。

【００１４】今、線カソード２の本数がＬ本であるとす
ると、垂直周期１Ｖから垂直帰線期間を除いた有効垂直
走査期間（２４０水平走査期間（２４０Ｈとする）内
に、（２４０／Ｌ）Ｈの幅の期間だけ電位の低い、Ｌ個
の各々位相のずれたパルスＫ１〜ＫＬを発生させ、各パ
ルスを上方の線カソード２−１から順次下方の線カソー
ド２−Ｌにそれぞれ印加することにより、各パルスの電
位の低い期間のみ各カソードから順次電子ビームが引き
出される。

【００１５】垂直方向の偏向は、それぞれ垂直偏向電極
２４，２５に印加された階段状の偏向波形Ｖ，Ｖ′によ
って行われる。各線カソードからビームが引き出される
期間は（２４０／Ｌ）Ｈであるから、その（２４０／
Ｌ）Ｈ期間内にビームを垂直方向に（２４０／Ｌ）段偏
向させ、（図ではＬ＝４０で６段偏向としている）、画
面全体では合計２４０本の走査線が描かれる。

【００１６】水平の偏向も垂直と同様に、それぞれ水平
偏向電極２２，２３に印加された階段状の偏向波形Ｈ，
Ｈ′により行っており（鋸歯状波形でも可）、階段波の
段数は１ライン当たりに表示したいドット数（画素数）
をＲＨとすると、（ＲＨ／Ｍ）段（Ｍ：１本の線カソー
ドから放出されたビームの水平方向の分割数）となる。
すなわち、偏向波形Ｈ，Ｈ′は１Ｈ期間内に（ＲＨ／
Ｍ）段階に変化する階段状波形（図では３段偏向として
いる）となる。

【００１７】以上、各線カソードからの電子ビーム放出
の切替え，電子ビームの垂直方向の偏向，水平方向の偏
向により、電子ビームのスクリーン上でのアドレッシン
グ、すなわち電子ビームのスクリーン上のランディング
位置決めがなされる。

【００１８】電子ビーム量の制御、すなわち映像信号に
よるビームの変調は、パルス幅変調の手段を用いて行っ
ており、変調電極４に印加する変調信号パルスＷはその
パルス幅が映像信号振幅の大きさに従って変化する。ま
た、変調信号パルスＷの変調電極４への印加のタイミン
グは、電子ビームのスクリーン上でのアドレッシング
（各線カソードからの電子ビーム放出の切替え，電子ビ
ームの垂直偏向，水平偏向による電子ビームのスクリー
ン上のランディング位置の切替え）と同期し、各アドレ
スに対応する変調信号パルスを順次印加する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】以上のような画像表示
において以下のような課題がある。すなわち変調電極４
に印加する変調信号として、映像信号に応じて信号の振
幅を変化させる振幅変調と、映像信号に応じてパルス幅
を変調したパルス信号を印加するパルス幅変調の２種の
変調方式が考えられるが、両者ともに課題がある。

【００２０】前者、すなわち振幅変調の場合、変調電極
４の電圧が変化することにより変調電極４を通過するビ
ーム電流は電圧に応じて変化するが、同時に変調電極４
と電子ビーム引出し電極３間、および変調電極４と垂直
集束電極５間に形成される電子レンズ系の特性が変化
し、その結果スクリーン上でのビームスポット径が変化
するという問題がある。

【００２１】後者、すなわちパルス幅変調の場合は階調
性が得にくいという問題がある。すなわち上記画像表示
装置は時分割で順次各絵素への電子ビームの照射を行う
ため、１絵素当たりの電子ビーム照射期間が短く（１本
の変調電極に対して水平方向３ドット分の偏向を行いテ
レビジョン画像の表示を行う場合の１ドット当たりの電
子ビーム照射期間は最大で有効水平走査期間の１／３す
なわち１５〜２０μＳである）、その期間内で充分な階
調性を持つパルス幅変調を行うためには、パルス幅を非
常に小さな単位で変化させる、すなわち高いクロック周
波数が必要であり、また高速のパルス回路が多数（変調
電極と同数）必要となり、駆動回路のコスト，消費電力
等を考慮すると充分な階調性を得ることが困難である。

【００２２】本発明は、上記従来の課題を解決し、階調
性に優れた良好な画像を得ることのできる画像表示装置
の駆動方法を提供することを目的としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置の
駆動方法は、複数の画素をマトリックス電極により制御
し、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であって、
少なくとも単位量だけ明るさが異なる相対的に明るい点
と相対的に暗い点を繰返しパターン状に配列し、前記相
対的に明るい点と相対的に暗い点の中間の明るさの画像
を表現することを特徴とするものである。

【００２４】また、単位量だけ明るさの異なる相対的に
明るい画像と、相対的に暗い画像をフィールド毎に切替
えて表示し、前記相対的に明るい画像と相対的に暗い画
像の中間の明るさを表現することを特徴とするものであ
る。

【００２５】さらに、単位量だけ明るさが異なる相対的
に明るい点と相対的に暗い点を繰返し、パターン状に配
列するとともに前記相対的に明るい点と相対的に暗い点
をフィールド毎に反転し、前記相対的に明るい点と相対
的に暗い点の中間の明るさの画像を表現することを特徴
とするものである。

【００２６】

【作用】本発明の画像表示装置によれば、単位量だけ明
るさが異なる相対的に明るい点と相対的に暗い点を繰返
し、パターン状に配列することにより、視覚的にはその
明暗パターンは空間的に積分・平均化され、相対的に明
るい点と相対的に暗い点の中間の明るさの画像として認
識され、従来の画像表示装置の駆動方法に比較して表現
しうる明るさ値の数が倍増する。

【００２７】また、単位量だけ明るさの異なる相対的に
明るい画像と相対的に暗い画像をフィールド毎に切替え
て表示することにより、視覚的にはその明暗の繰返しは
時間的に積分・平均化され、相対的に明るいフィールド
と相対的に暗いフィールドの中間の明るさの画像として
認識され、従来の画像表示装置の駆動方法に比較して表
現しうる明るさの値の数が倍増する。

【００２８】また、単位量だけ明るさが異なる相対的に
明るい点と相対的に暗い点を繰返し、パターン状に配列
するとともに前記相対的に明るい点と相対的に暗い点を
フィールド毎に反転することにより、視覚的には前記明
暗パターンの繰返しは空間的，時間的に積分・平均化さ
れ、相対的に明るい点と相対的に暗い点の中間の明るさ
の画像として認識され、従来の画像表示装置の駆動方法
に比較して表現しうる明るさ値の数が倍増する。

【００２９】

【実施例】本発明の一実施例の画像表示装置の駆動方法
について説明する。まず初めに以降の説明を補助するた
めに、図４を用いて本実施例における画像表示装置のパ
ルス幅変調法（従来のビーム変調と同様）によるビーム
変調について説明する。図４において、Ｔは画像の１ド
ットに割り当てられる電子ビーム照射期間、ｄｔはパル
ス幅の最小単位（変調パルス発生回路のクロック周波数
により決定される）であり、ここではｄｔ＝Ｔ／１０と
し、期間Ｔ内に０を含め１１階調の画像を表示すること
ができるものとして以下の説明を行う。また、このよう
なパルス幅変調により表現しうる画像の明るさ値を、
０，１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０とす
る。

【００３０】本発明の第１の実施例の画像表示装置の駆
動方法について図１を用いて説明する。図１は画面の一
部を拡大した図であり、３つの領域ａ，ｂ，ｃにはそれ
ぞれ明るさ値５，５．５，６を表示するものとする。

【００３１】図中の格子状に区分された１区分は画像の
１ドット（１画素）に相当し、各区分の数値は明るさ値
である。本実施例の画像表示装置の駆動方法は上記従来
の駆動方法である通常のパルス幅変調法では表現できな
い明るさ値５．５の画像を表示するため領域ｂには明る
さ値５と明るさ値６のドットを千鳥格子状に配列した。

【００３２】このような構成によれば、画像のドットピ
ッチが視覚の分解能と比較して小さいと見なせる条件下
においては、領域ｂでは明るさ値５と明るさ値６のドッ
トは空間的に積分・平均化され、相対的に明るさ値５と
明るさ値６の中間の明るさ、すなわち明るさ値５．５の
画像として認識される。

【００３３】以上実施例の画像表示装置の駆動方法によ
れば、従来の駆動方法である通常のパルス幅変調に比較
して、表現しうる明るさ値の数が倍増する。すなわち、
明るさ値０，０．５，１，１．５，２，２．５，３，
３．５，４，４．５，５，５．５，６，６．５，７，
７．５，８，８．５，９，９．５，１０の２１階調の画
像を表示することが可能となる。

【００３４】本発明の第２の実施例の画像表示装置の駆
動方法について図２を用いて説明する。図２は連続する
フィールドの画面（４フィールド分のみ図示する）を示
す図であり、３つの領域ａ，ｂ，ｃはそれぞれ明るさ値
５，５．５，６を表示するものとする。本実施例の画像
表示装置の駆動方法は上記従来の駆動方法である通常の
パルス幅変調法では表現できない明るさ値５．５の画像
を表示するため、領域ｂにおいて明るさ値５と明るさ値
６をフィールド毎に切替えるように構成した。

【００３５】このような構成によれば、フィールド周期
で変化する領域ｂの明るさ値５の画像（奇数フィール
ド）と明るさ値６の画像（偶数フィールド）は時間的に
積分・平均化され相対的に明るさ値５と明るさ値６の中
間の明るさ、すなわち明るさ値５．５の画像として認識
される。

【００３６】以上実施例の画像表示装置の駆動方法によ
れば、第１の実施例と同様に従来の駆動方法である通常
のパルス幅変調に比較して表現しうる明るさ値の数が倍
増する。

【００３７】続いて、本発明の第３の実施例について説
明する。本実施例は上記第１の実施例および第２の実施
例の画像表示装置の駆動方法を組み合わせ両者の問題点
を補い合うものである。

【００３８】上記第１実施例および第２の実施例の画像
表示装置の駆動方法によれば、通常のパルス幅変調に比
較して表現しうる明るさ値の数が倍増するという大きな
効果が得られるが、一方ではその副作用として次のよう
な問題点がある。すなわち第１の実施例の画像表示装置
の駆動方法では、画像のドットピッチが充分（視覚の分
解能と比較して）に小さくできない場合、画像の滑らか
さが損なわれる可能性がある。また、第２の実施例の画
像表示装置の駆動方法ではフィールド周波数が低い場
合、若干のフリッカが感じられるといった問題がある。
本実施例はこのような問題点を解消すべく、以下の構成
とした。その構成について図３を用いて説明する。

【００３９】図３は連続するフィールドの画面（４フィ
ールド分のみ図示する）を示す図であり、３つの領域
ａ，ｂ，ｃはそれぞれ明るさ値５，５．５，６を表示す
るものとする。図中の格子状に区分された１区分は画像
の１ドット（１画素）に相当し、各区分の数値は明るさ
値である。本実施例の画像表示装置の駆動方法は上記従
来の駆動方法である通常のパルス幅変調法では表現でき
ない明るさ値５．５の画像を表示するため領域ｂにおい
て、明るさ値５と明るさ値６のドットを千鳥格子状に配
列するとともに、フィールド毎に明るさ値５と明るさ値
６のドットを反転するように構成した。

【００４０】このような構成によれば、明るさ値５と明
るさ値６のドットは空間的に積分・平均化されるととも
に、時間的にも積分・平均化され明るさ値５．５の画像
として認識される。

【００４１】また、フィールド毎に明るさ値５と明るさ
値６のドットを反転することにより、第１の実施例の画
像表示装置の駆動方法における画像の滑らかさが損なわ
れる問題点が解消される。

【００４２】さらに、このような構成によれば、空間的
な積分・平均化の効果により各フィールドの領域ｂのマ
クロ的に見た明るさが変化しないため、第２の実施例の
画像表示装置の駆動方法における若干のフリッカが感じ
られる問題も解消される。

【００４３】なお、第１の実施例で明るさ値５と明るさ
値６のドットを千鳥格子状に配列したが、配列のパター
ンは千鳥格子以外のパターンでもよく、たとえば１水平
走査ライン毎に明るさ値５と明るさ値６を配列すること
も可能である。また、明るさ値５のドット２個と明るさ
値６のドット１個の繰返しによるパターンを用い、明る
さ値５．３３を表現することも可能であり、同じような
方法によりさらに階調を増加することも可能である。

【００４４】また、第２の実施例では、フィールド周期
で明るさ値５と明るさ値６を切替えているが、明るさ値
５の２つのフィールドと明るさ値６の１つのフィールド
を順次切替え、明るさ値５．３３を表現することも可能
であり、同じような方法によりさらに階調を増加するこ
とも可能である。

【００４５】また、上記の２点が第３の実施例にも適応
できることは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、容易な構成で、階調性
を向上させることができ、その実施効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例で中間の明るさを得る説
明の図

【図２】同、第２の実施例で中間の明るさを得る説明の
図

【図３】同、第３の実施例で中間の明るさを得る説明の
図

【図４】同、画像表示装置のパルス幅変調法の説明の図

【図５】従来および本発明の一実施例の画像表示装置の
基本電極構成を示す斜視図

【図６】従来の画像表示装置の各電極の駆動信号波形を
示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 友宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素をマトリックス電極により制
   御し、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であっ
   て、少なくとも単位量だけ明るさが異なる相対的に明る
   い点と相対的に暗い点を繰返しパターン状に配列し、前
   記相対的に明るい点と相対的に暗い点の中間の明るさの
   画像を表現する画像表示装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 複数の画素をマトリックス電極により制
   御し、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であっ
   て、少なくとも単位量だけ明るさの異なる相対的に明る
   い画像と相対的に暗い画像をフィールド毎に切替えて表
   示し、前記相対的に明るい画像と相対的に暗い画像の中
   間の明るさを表現する画像表示装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 複数の画素をマトリックス電極により制
   御し、画像を表示する画像表示装置の駆動方法であっ
   て、少なくとも単位量だけ明るさが異なる相対的に明る
   い点と相対的に暗い点を繰返しパターン状に配列すると
   ともに、前記相対的に明るい点と相対的に暗い点をフィ
   ールド毎に反転し、前記相対的に明るい点と相対的に暗
   い点の中間の明るさの画像を表現する画像表示装置の駆
   動方法。